26某型机旋翼性能提升初步研究-高磊(7)

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1、第二十八届(2012)全国直升机年会论文某型机旋翼性能提升初步研究高磊I张亚军I吕长生2(1冲航工业哈尔滨总机工业集团有限责任公司，2.陆航驻哈尔滨地区军事代农室，哈尔滨，150066)摘要：在某型直升机产业化过程中，如何提高原旋翼的性能，以适应更恶劣的飞行环境如髙原环境，成为非常迫切的任务。本文以旋嵬的悬停效率、前总状态下动载荷、高原环境下拉力为设计目标，以预扭角和翼型数据为设计变量，对典熨旋翼性能进行计算。最后与某烈机原旋翼计算结呆进行对比分析，给出了分析结论和研究结果，为后续型号研制捉供依据。关键词：预扭角；翼型；旋翼空气动力学；旋翼；冑升机1引言直升机是以旋翼为其

2、主要升力來源的垂直起落飞行器，高效的旋翼在捉高直升机的悬停效率、升力、疲劳特性，降低载荷、振动水平，减弱噪声特性等方面具冇显著的作用。为了实现上述冃标,需要对旋翼的气动布局与结构进行设计，包括对桨尖形状、预扭、翼型等进行合理的组合，在给定桨尖形状情况下，预扭分布和翼型成为设计的重点。在某型直升机产业化过程中，如何提高原旋翼的性能，以适应更恶劣的飞行环境如高原环境，成为非常迫切的任务。本文以旋翼的悬停效率、动载荷为设计冃标，以预扭角和翼型数据为设计变量，设计出高效旋翼并对高效旋翼性能进行计算，然后与某型机旋翼计算结果进行对比分析，最后给出了分析结论和研究结果，为后续型号研制

3、提供依据。2高效旋翼与某型机旋翼对比2.1预扭角对比桨叶沿半径的扭转角分布.是影响旋翼气动特性的一个非常重要的儿何参数。扭转角沿半径的分布与桨叶平面形状即宽度分布相组合.可使桨叶气动坏量分布趋于均匀，有效提高桨叶效能。近年來，旋翼桨叶的扭转角分布有做成两段不同的线性扭转的。特别是桨叶的儿何负扭转能够捉高旋翼的气动效率，延迟前飞时后行桨叶的气流分离对提高悬停效率是非常有利的。根据上述理论，参照不同类型旋翼，综合考虑悬停和载荷，对桨叶预扭角设计如卜-图所示：图1预扭角对比图R(mm)2.2翼型对比2SA1立3iA-fxtf4立虫位9左卢位6立占位7女占位2D占位3P*位'5站

4、彳立翼型的选用直接影响旋翼气动性能和桨叶操纵拉杆载荷，需要分析悬停状态、前飞状态、机动飞行等飞行状态的桨叶气动设计要求。高效的翼型在中等马赫数时及中等迎角时，可以产牛较高的升阻比，从而有效提高旋翼的悬停效率；在较高马赫数及小迎角时，有较大的阻力发散马赫数，以推迟前行桨叶激波失速，从而有效提高前飞效率。山于均采用法宇航翼型，因此翼型变化主要体现在站位上，如下图所示：I站位4站tSi效逾堰6站《17站立图2站位对比图3计算结果本文应用旋翼机气动和动力学综合分析软件CAMRADI1,分析模型如下：结构模型：弹性梁单元桨叶模空和挥舞较、摆振较和扭转较的刚体运动桨叶剖血特性数据按某

5、型机桨叶给岀，挥舞、摆振和扭转全耦合气动模型：Scully自山尾迹模型Leishman非定常气动力Leishman动态失速模型旋翼响应：模态叠加法和谐波叠加法载荷计算方法：力积分法按照新的翼世数据和预扭角，对不同拉力下的悬停效率，前飞状态下的动载荷以及高原环境下的拉力进行了计算。3.1悬停效率计算结果对四种典型旋翼进行计算，采用如下公式计算悬停效率值：FM=(C7-)3/2/(72*Cp)其中：FM为悬停效率，Cr为旋翼拉力系数，Cp为旋翼功率系数并绘制了不同状态卜-随拉力变化、随扭矩变化的悬停效率1111线，并绘制与某型机旋翼在相同扭矩F悬停效率比曲线,如F图所示:型效

6、机型V型某新机*Sthrust(N)图3不同拉力下的FMFMI图4不同扭矩卜的FM——>——侖效能翼&9?1（At型机與型+侨须扭角）馬児2（新驳型扌某sim预妞用>♦***zZ////、////、二4"-—、M1z(Nm)———图5与某型机旋翼FM比较3.2动载荷计算结果共计算下面两种典型旋翼，飞行速度72m/s,最大连续功率状态，桨叶动载荷和拉杆力的比较,共计7个剖面。弯矩和拉杆力计算结果如下图所示。最人连续功率前飞状态:图6第I截面挥舞弯矩比较图7第2截面挥舞弯矩比较栗塑机疑翼HF4一禺效itW-HF4第4Minf(0.448R)挥畑卿-i)0iW«>1201501

7、ft02102402703»3»3&03M图8第3截面挥舞弯越比较图9第4截面挥舞弯矩比较图1()第5截面挥舞弯矩比较图11第6截血挥舞弯矩比较图12第7截而挥舞弯炬比较。三一图13第1截面摆振弯矩比较图14第2截面摆振弯购比较图15第3截面摆振弯矩比较Nm第4蔽ifti(0.448R)摆抿就■某塑机竣JbHL4■一高效範甕・HL4某熨机旋真・H5•一尚效链必甩5a三一SXVAasJLsx